Geometry Optimization

Quality:设置优化周期之间能量变化、最大力、最大应力和最大位移的几何优化收敛阈值。 当满足所有这些标准时，优化将停止。当精度设置为 Express 时，几何优化精度也设置为 Express。 在这种情况下，能量阈值将以 eV/cell 而不是 eV/atom 显示，默认值为 0.001 eV/cell。 当能量变化小于阈值时，无论力或位移的值如何，所有其他阈值都会被忽略，几何优化运行也会停止。

Energy：指定几何优化期间最大能量变化的收敛阈值（以 eV/原子为单位）。 如果精度设置为 Express，则单位为 eV/cell。

Max. force: 指定几何优化期间最大力的收敛阈值，以 eV/Å 为单位。 如果“Quality”设置为“Express”，则默认情况下此阈值将设置为非常高的值，并且在计算中将被有效忽略。

Max. stress: 指定几何优化期间最大应力的收敛阈值（以 GPa 为单位）。 如果“Quality”设置为“Express”，则默认情况下此阈值将设置为非常高的值，并且在计算中将被有效忽略。

Max. displacement: 指定几何优化期间最大位移的收敛阈值（以 Å 为单位）。 如果“Quality”设置为“Express”，则默认情况下此阈值将设置为非常高的值，并且在计算中将被有效忽略。

Max. iterations: 指定几何优化循环的最大数量。 如果达到这个循环数，那么即使不满足收敛标准，计算也会停止。

Cell optimization: 指定是否应优化晶胞以及如何优化。 默认值 = 无。 选项有：

Basis set for variable cell: 指定晶胞大小发生变化时基组的所需行为。 默认= Fixed Basis Quality。

Compressibility: 指定所研究晶体的估计压缩率值，以加速几何优化。

Quality:设置优化周期之间能量变化、最大力、最大应力和最大位移的几何优化收敛阈值。 当满足所有这些标准时，优化将停止。当主要精度设置为 Express 时，几何优化精度也设置为 Express。 在这种情况下，能量阈值将以 eV/cell 而不是 eV/atom 显示，默认值为 0.001 eV/cell。 当能量变化小于阈值时，无论力或位移的值如何，所有其他阈值都会被忽略，几何优化运行也会停止。

Cell optimization：指定是否应优化晶胞格以及如何优化。默认值=无。选项包括：

None-不请求晶胞格优化，并且变量晶胞格的“Basis set for variable cell”集和“Compressibility”选项不可用。

Full-晶胞的全方位优化。

Fixed Volume-在保持体积固定的同时对晶胞进行优化，晶胞角度和晶胞长度可变。

Fixed Shape-优化晶胞，同时保持晶胞角度和晶胞长度比固定，晶胞体积变化。

Basis set for variable cell：指定晶胞格大小更改时基组的所需行为。默认= Fixed Basis Quality。选项包括：

Fixed Basis Quality-平面波的数量变化以保持固定的截止能量（需要在finite basis set correction处理基组校正）

Fixed Basis Size-平面波的数量保持不变，因此有效截止能量会发生变化（不需要在finite basis set correction处理基组校正）

建议选择“Fixed Basis Quality”。

Compressibility：指定所研究晶体的估计可压缩性值，以加速几何优化。下拉列表中的每个条目都被解释为一个预设值：

Soft-25 GPa，适用于分子晶体等柔软材料

Medium-200 GPa，适用于大多数过渡金属

Hard（默认）-500 GPa，适用于矿物、陶瓷和硬金属

CASTEP几何优化将尊重原子分数坐标的约束。可以使用“Edit Constraints”对话框的Atom选项卡上的控件来施加这些约束。

Algorithm：指定最小化算法。CASTEP支持这些算法：

LBFGS：通常建议使用LBFGS算法，尤其是对于大型体系。它实现了一个通用的稀疏预处理器，可以加速几何优化（Packwood等人，2016）。然而，如果存在约束条件，TPSD可能是更好的选择。

BFGS

Damped MD：在进行晶胞优化时，不使用Damped MD算法。

TPSD：TPSD提供了较稳定的收敛性，特别推荐使用，对于势能面是明显的二次偏微分体系，TPSD几何优化算法是一种可行的替代方案。

当在晶胞优化过程中应用用户提供的晶格参数约束时（例如，在垂直于界面平面的方向上优化固体-固体界面时），

Use line search：选中时，表示优化应使用高级行搜索算法。

默认情况下会选中此复选框，除非主精度设置为“Express”。

如果指定Express精度设置，然后请求行搜索，则“CASTEP Calculation”对话框的“Minimizer”选项卡和“Setup”选项卡上的“Quality”均显示为“Customized”。

在后一种情况下，必须将梯度和位移的收敛标准设置为合理值，因为线搜索算法不能仅使用能量变化标准。

Use delocalized internals：选中时，表示在几何优化过程中应使用离域的内坐标，而不是笛卡尔坐标。此设置通常会将计算速度提高2-3倍。只有在选择了BFGS算法时，才会启用“Use delocalized internals”选项。离域内坐标最小化方法目前不支持晶胞优化。因此，当晶胞格允许变化时，CASTEP将自动切换到笛卡尔坐标。离域内坐标最小化方法只考虑不包含混合原子的P1结构的非线性约束。

Damping algorithm：指定阻尼MD方法的算法。支持的算法有：

Independent-阻尼常数是为每个模式独立选择的，因此所有模式都以相同的速率损失能量。

Coupled-每个步骤的所有模式都使用相同的阻尼常数。

Steepest Descent

建议使用独立阻尼算法。

Damping coefficient recalculation frequency：在阻尼MD优化过程中，偶尔会重新计算阻尼系数，以提高阻尼率。此值指定这些重新计算之间的MD步数。

阻尼系数重新计算频率值不用于最速下降算法。

Wavefunction extrapolation：指定在MD步骤之间进行波函数外推所使用的方法。

None-不进行外推。

1st VV-具有可变系数的一阶外推。

2nd VV——可变系数的二阶外推。

2/1 VV——具有可变系数的二阶和一阶交替外推。

1st CC-常系数一阶外推。

2nd CC-常系数二阶外推。

2/1 CC-具有常数系数的交替二阶和一阶外推。

Time step：指定阻尼MD几何优化中要使用的时间步长。

Auto-update time step：选中时，表示时间步长将自动更新以加快几何优化。

仅当选择阻尼MD算法时，才会启用时间步长和自动更新时间步长控制。